[发明专利]一种基于光谱吸收的光纤气体流速和流量测量系统及方法

摘要

本发明属于光电检测技术领域，公开了一种基于光谱吸收的光纤气体流速和流量测量系统及方法。该系统包括可调谐激光光源、隔离器、出射透镜、入射透镜、光电探测器、电信号线、示波器、光纤、有序排列光纤束、光纤束；本发明提出的基于光谱吸收的光纤气体流速和流量测量方法，解决了当前混合气体成分流速和流量无法测量的难题。检测方法各个环节均不与气体流体接触，不破坏气体流体原流动状态，并且传感设备不会受到气体流体污染。采用有序排列光纤束作为光接收装置，光纤间排列紧密、间距小，有效提高测量分辨力，并且耐腐蚀，不易受电磁干扰，可以应用在苛刻的检测环境。运用差分信号处理方法，有效抑制共模噪声信号，提高信噪比。

主权项

1.一种基于光谱吸收的光纤气体流速和流量测量系统，其特征在于，包括可调谐激光光源(1)、隔离器(2)、出射透镜(3)、入射透镜(5)、光电探测器A(61)、光电探测器B(62)、电信号线A(71)、电信号线B(72)、示波器(8)、光纤A(91)、光纤B(92)、有序排列光纤束(93)、光纤束A(94)和光纤束B(95)；所述的可调谐激光光源(1)为输出光波长可调节的激光光源，被检气体的光谱吸收波长在其可调范围内；隔离器(2)用于实现光信号沿箭头方向单向传输；光纤A(91)、光纤B(92)、光纤束A(94)、光纤束B(95)、有序排列光纤束(93)均采用宽带光纤，且宽带光纤的可传输光波长范围相同，能够传输被检气体的光谱吸收波长所对应光信号；有序排列光纤束(93)内的光纤按照垂直于气体流速方向依次排列成行，行与行之间依次错落叠放，相邻两行间互相相切的三个光纤的纤芯构成等边三角形；出射透镜(3)与光纤B(92)相连，用于将从隔离器(2)输入进光纤B(92)的光信号发散输出，照射并穿透被检气体；入射透镜(5)与有序排列光线束(93)相连，用于接收穿透被检气体的光信号，并将接收到的光信号传递到有序排列光线束(93)；光电探测器A(61)和光电探测器B(62)能够将被检气体的光谱吸收波长所对应光信号的强度转化成电信号的强度；电信号线A(71)与光电探测器A(61)和示波器(8)相连，用于将光电探测器A(61)产生的电信号传递给示波器(8)；电信号线B(72)与光电探测器B(62)和示波器(8)相连，用于将光电探测器B(62)产生的电信号传递给示波器(8)；示波器(8)用于对光电探测器A(61)和光电探测器B(62)输出的电信号进行实时显示，并对采集到的电信号进行计算处理。